返回第七十八章 窄定理  这个学霸疑似巨额知识来源不明首页

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正有可能被人类的大脑严格证明。

    第三十五年十月。

    手里的数学工具箱已经准备完毕的江临,以那个二维不可压电阻MHD的长薄电流片作为绝对背景态,小心翼翼地写出了系统的线性化扰动方程。

    在这里,扰动绝对不是随便在纸上画两条波浪线那么简单。

    引入的微小扰动,必须极其严格地满足系统的宏观边界条件。。

    更关键的是,这个扰动,必须能够被他刚刚发明的那套各向异性能量范数给稳稳地接住,而不会让积分结果发散。

    江临象个极其精细的钟表匠,把扰动模态沿着活动层的主方向场进行一层一层的剥离和分解。

    长向上的特征波数。

    薄向上的边界层内部结构。

    磁扩散层的局部厚度演化。

    作为宏观参数的无量纲Lundquist数。

    电流片的宏观长宽比。

    至于最让人头疼的湍流,在这里被江临极其克制地限制住了。

    湍流强度仅仅被允许作为一个微弱的弱扰动参数进入系统,绝对不允许它跨过阈值,进入那种直接把模型撕得粉碎的强湍流提前接管区。

    这是窄定理的红线。

    整个推导过程没有任何戏剧性可言,只有草稿纸上一天比一天厚重的墨迹。

    六周之后。

    外面的初雪已经复盖了前哨站的台基。

    江临终于从那一堆令人眼花缭乱的算子谱分析中,拔出了第一条结论。

    结果显示,当那个经过极其复杂组合的简化门控量超过了某个临界阈值时,系统的线性算子谱中,必然会存在一族特征值实部为正的扰动模态。

    而且,这族模态的增长率,实打实地超过了背景电阻的扩散耗散率。

    虽然这在数学上绝不等于系统此时已经发生了宏观的碎裂。

    但这已经无可辩驳地说明了一个物理事实。

    那个教科书里单一的Sweet-Parker型长片态,已经病入膏肓,不再稳定了。。

    正式稿,二十九页。

    这二十九页没有解决磁重联,甚至没有真正写出一颗plasid。

    但它把一件过去只能用物理直觉描述的事,第一次钉进了线性算子的谱里。

    在这之前,长电流片会撑不住只是图象,是数值仿真里的图,是综述论文里的箭头。

    是教科书上那句轻飘飘的在高 Lundquist数下可能发生plasid instability。

    而现在,在他自己的窄模型里,这句话变成了一个可以被审查的数学判断。

    存在一族扰动模,增长率超过耗散率,Sweet-Parker型单片态失去线性稳定性。

    这就是第一枚楔子。

    它还不能撬开整座山,但它已经楔进去了。

    第三十五年十二月。

    江临迎来了整座窄定理长城中最难啃的一块硬骨头。。。

    但他又必须极度克制。

    绝对不能在证明里写下由此严格证明电流片必然碎成N个具体的短片段这种蠢话。

    因为只要懂点等离子体物理的人都知道,真实的拓扑变化,涉及到极其惨烈的非线性演化,复杂的边界反射反馈,网格计算带来的数值耗散,甚至是到了微观尺度后 Hall效应或全动理学效应的强制接管。

    江临现在手里的这个被阉割过无数次的窄模型,根本没有资格,也没有肚子去吃下这么庞大的物理过程。

    他要证明的,是隐藏在更深处也更窄的东西。

    在那个临界的门控条件下,系统整体的能量泛函的二阶变分,会在某一族特定的磁岛链扰动方向上,彻底失去它的正定性。

    泛函失去正定性,出现负方向。

    在物理上就意味着只要系统沿着这些特定的负方向去扰动,系统的总能量不仅不会增加阻力,反而会顺势下降。

    这些负方向,就是那些即将诞生的 plasid的初始胚胎。

    而这群胚胎中,那个能量下降最快最不稳定的模态,就能反向给出初始磁岛链的典型特征波数。

    第一遍尝试,江临天真地选择了直接构造法。

    他试图在纸上,硬生生地把一个长电流片的解,分段拼接成多个短片段的解,然后去证明这种拼接状态的能量更低。

    结果成就了一场数学上的灾难。

    他日以继夜地写了五十多页的草稿,试图用各种光滑截断函数去缝合那些断点。

    不料那些拼接处根本无法同时满足苛刻的物理边界条件。

    如果强行用数学技巧把它们弄连续了,系统能量在拼接点处就会出现
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